Nährstoffaufnahme während der Infektionen

Auch während einer Infektion brauchen Pathogene Nährstoffe, um zu überleben und sich zu vermehren. Eine wichtige Strategie des Wirtes ist es deshalb, den Zugang zu Nährstoffen für Mikroorganismen so weit wie möglich zu behindern (im Englischen als "Nutritional Immunity" bezeichnet). So versuchen beide Seiten, Mikronährstoffe wie Eisen oder Zink, aber auch Kohlenstoff- und Stickstoffquellen, möglichst effektiv an sich zu ziehen. Der Verlauf einer Infektion wird in großem Maße von diesem Wettbewerb um Nährstoffe bestimmt, und ein tieferes Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse kann helfen, Infektionskrankheiten besser bekämpfen zu können.

Unser Interesse liegt besonders auf der Regulation der pilzlichen Antwort auf ein geringes Nährstoffangebot, wie es Candida-Zellen im Wirt vorfinden. So ist beispielsweise Eisen essentiell für fast alle Organismen, und eine effektive Eisenaufnahme ist für infizierende Mikroorganismen lebenswichtig. Auch Zink findet sich als Co-Faktor in vielen Proteinen und ist deshalb von vergleichbarer Wichtigkeit für Infektionsprozesse. Aus diesen Gründen untersuchen wir die Eisen- und Zinkaufnahmesysteme und ihre Regulation in C. albicans und C. glabrata. Als Beispiel für einen Nährstoff, der in größeren Mengen benötigt wird, erforschen wir auch, welche Stickstoffquellen die Pilze während einer Infektion zur Verfügung haben und wie sie diese erkennen.

Modell eines "Zinkophor"-Systems: Bei der Invasion in Wirtszellen sekretiert C. albicans das zinkbindende Protein Pra1, das dieses Metall in der Wirtszelle einfängt. Beladenes Pra1 bindet dann auf Pilzzelloberfläche an den Rezeptor Zrt1 und liefert seine Fracht ab.

Mitarbeiter*innen

Sascha Brunke
Osama Elshafee

Publikationen

Ramírez-Zavala B, Mottola A, Haubenreißer J, Schneider S, Allert S, Brunke S, Ohlsen K, Hube B, Morschhäuser J (2017) The Snf1-activating kinase Sak1 is a key regulator of metabolic adaptation and in vivo fitness of Candida albicans. Mol Microbiol 104(6), 989-1007.
Skrahina V, Brock M, Hube B, Brunke S (2017) Candida albicans Hap43 domains are required under iron starvation but not excess. Front Microbiol 8, 2388.
Gerwien F, Safyan A, Wisgott S, Hille F, Kämmer P, Linde J, Brunke S, Kasper L, Hube B (2016) A novel hybrid iron regulation network combines features from pathogenic and non-pathogenic yeasts. mBio 7(5), e01782-16.
Böttcher B, Palige K, Jacobsen ID, Hube B, Brunke S (2015) Csr1/Zap1 maintains zinc homeostasis and influences virulence in Candida dubliniensis but is not coupled to morphogenesis. Eukaryot Cell 14(7), 661-670.
Cavet JS, Perry RD, Brunke S, Darwin KH, Fierke CA, Imlay JA, Murphy M, Schryvers AB, Thiele DJ, Weiser JN (2015) Metal ions in host microbe interactions: The microbe perspective. In: Nriagu JO, Skaar EP (eds.) Trace Metals and Infectious Diseases. The MIT Press. Strüngmann Forum Reports. ISBN: 9780262029193.
Brunke S, Seider K, Richter ME, Bremer-Streck S, Ramachandra S, Kiehntopf M, Brock M, Hube B (2014) Histidine degradation via an aminotransferase increases the nutritional flexibility of Candida glabrata. Eukaryot Cell 13(6), 758-765.
Ene IV, Brunke S, Brown AJ, Hube B (2014) Metabolism in Fungal Pathogenesis. Cold Spring Harb Perspect Med 4(12),
Ramachandra S, Linde J, Brock M, Guthke R, Hube B, Brunke S (2014) Regulatory networks controlling nitrogen sensing and uptake in Candida albicans. PLOS One 9(3), e92734.
Seider K, Gerwien F, Kasper L, Allert S, Brunke S, Jablonowski N, Schwarzmüller T, Barz D, Rupp S, Kuchler K, Hube B (2014) Immune evasion, stress resistance, and efficient nutrient acquisition are crucial for intracellular survival of Candida glabrata within macrophages. Eukaryot Cell 13(1), 170-183.
Hennicke F, Grumbt M, Lermann U, Ueberschaar N, Palige K, Böttcher B, Jacobsen ID, Staib C, Morschhäuser J, Monod M, Hube B, Hertweck C, Staib P (2013) Factors supporting cysteine tolerance and sulfite production in Candida albicans. Eukaryot Cell 12(4), 604-613.